Généralités. Caractéristiques des matériaux

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D’une manière générale, une structure peut être définie comme mixte si, au niveau de la plupart de ses éléments (poutres, poteaux, assemblages, dalles), elle associe deux matériaux de natures et de propriétés différentes, ici l’acieracier et le bétonbéton.

Il convient en particulier de distinguer les structures mixtes des structures hybrides, parfois appelées improprement mixtes, composées d’éléments homogènes de matériaux différents, par exemple un bâtiment avec un noyau en béton armé sur lequel prend appui une charpente constituée exclusivement de poutres et poteaux en acier.

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Il existe une grande variété de connecteurs en construction mixte mais, à l’heure actuelle, en bâtiment, la connexion est le plus souvent réalisée par des goujons à tête, fixés sur l’élément métallique par soudage électrique à l’aide d’un pistolet adéquat (figure 2a ).

On peut utiliser des cornières (fabriquées par pliage à froid) , mais présentant une résistance moindre que les goujons soudés (figure 2b).

On peut envisager également, mais cela est assez rare en bâtiment, l’utilisation de butées soudées, en forme de tasseau ou de tronçons découpés dans des profilés en cornière (figure 2c et d ), également dans des fers en T.

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1.2.1 Planchers mixtes De manière classique, une sous-structure de plancher

mixte est constituée par une poutraison métallique recouverte par une dalle en béton, connectée à la poutraison, le fonctionnement structural de l’ensemble répondant au schéma suivant :

* la dalle, soumise directement aux charges (charges permanentes et charges d’exploitation), les transmet aux poutres du plancher par flexion locale ;

* les poutres, soumises aux efforts d’appui de la dalle, reportent ces efforts par flexion générale .

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Un autre système de dalle consiste à utiliser un bac en tôle mince profilée à froid (figure 5) qui sert de coffrage pour couler la dalle, puis, après durcissement du béton, joue le rôle d’une armature. 

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L’adhérence du béton avec le bac est obtenue par liaison mécanique

due à la présence de bossages ou d’embossages sur les parois des ondes de

la tôle (figure 6a ), également par liaison de frottement en utilisant des

ondes de formes rentrantes (figure 6b) ; cette adhérence se trouve renforcée

par l’ancrage d’extrémité assuré par la présence de goujons soudés ou

autres connecteurs (figure 6c ), ou assuré par une déformation à

l’écrasement partiel des ondes lorsque celles-ci sont de formes rentrantes

(figure 6d ).

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Durant le bétonnage de la dalle, il conviendra de se

prémunir du risque de déversement des poutres supports en acier.

Un étaiement des tôles ou des prédalles est nécessaire lorsqu’elles

ne peuvent supporter le poids de béton frais et la surcharge due aux

opérations de mise en œuvre sur la distance séparant les poutrelles

(portée de dalle), en général au-delà de 2,5 a 3.00 m.

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Il existe une grande variété de poteaux mixtes. -- Les plus courants présentent une section carrée ou rectangulaire, obtenue à partir d’un profilé en acier, de type I ou H, enrobé totalement de béton (figure 9a ) -- ou partiellement enrobé dans les deux chambres comprises entre l’âme et les semelles (figure 9b). -- La section cruciforme (figure 9c ) fait appel à deux profilés, identiques ou non, dont l’un est découpé en deux T qui sont ensuite ressoudés de part et d’autre de l’âme du second. Vu le caractère quasi isotrope de la résistance au flambement de ce type de poteau, il peut être intéressant de l’utiliser dans des zones de forte sismicité.

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Vu la variété des éléments en acier ou mixtes de types poutre et

poteau, il existe nécessairement une très grande variété d’assemblages

avec des composants acier et béton, qui se trouve accrue du fait des

différents moyens d’attache envisageables (par boulonnage ou soudage) et

des différentes conceptions de fonctionnement que l’on peut adopter dans

une structure en fonction de la rigidité et de la résistance des assemblages.

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En zone sismique, il est conseillé de souder des plaques de contact entre les semelles de la poutre, si celle-ci n’est pas partiellement enrobée de béton, afin de mieux confiner le béton du poteau au niveau du nœud et de limiter sa dégradation sous sollicitations cycliques alternées.

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